[논문 리뷰] Reliability of Open Public Electric Vehicle Direct Current Fast Chargers

David Rempel. Carleen Cullen, Mary Matteson Bryan외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 03. 30.

Electric Vehicles and Infrastructure인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 광둥만권역 내 181개의 개방형 공용 DC 초고속 충전기에서 총 657개의 CCS 커넥터의 실생활 신뢰성을 평가하여 현장 점검 시 기능성 확보율이 72.5%에 그쳤음을 확인했다. EVSP가 보고한 95–98%의 가동률과의 괴리로 인해 공용 전기차 충전 인프라의 신뢰성 지표에 대해 표준화된 정의와 제3자 검증이 절실한 필요성이 드러났다.

ABSTRACT

In order to achieve a rapid transition to electric vehicle driving, a highly reliable and easy to use charging infrastructure is critical to building confidence as consumers shift from using familiar gas vehicles to unfamiliar electric vehicles (EV). This study evaluated the functionality of the charging system for 657 EVSE (electric vehicle service equipment) CCS connectors (combined charging system) on all 181 open, public DCFC (direct current fast chargers) charging stations in the Greater Bay Area. An EVSE was evaluated as functional if it charged an EV for 2 minutes or was charging an EV at the time the station was evaluated. Overall, 72.5% of the 657 EVSEs were functional. The cable was too short to reach the EV inlet for 4.9% of the EVSEs. Causes of 22.7% of EVSEs that were non-functioning were unresponsive or unavailable screens, payment system failures, charge initiation failures, network failures, or broken connectors. A random evaluation of 10% of the EVSEs, approximately 8 days after the first evaluation, demonstrated no overall change in functionality. This level of functionality appears to conflict with the 95 to 98% uptime reported by the EV service providers (EVSPs) who operate the EV charging stations. The findings suggest a need for shared, precise definitions of and calculations for reliability, uptime, downtime, and excluded time, as applied to open public DCFCs, with verification by third-party evaluation.

연구 동기 및 목표

• 광둥만권역 내 개방형 직류 초고속 충전기(DCFC)의 실제 기능적 신뢰성을 평가하기 위해.
• EVSE(전기차 공급 장비) 기능성에 영향을 미치는 주요 고장 유형을 규명하기 위해.
• 실제 성능과 EV 서비스 제공자(EVSP)가 보고한 가동률 간의 비교를 위해.
• 전기차 충전 산업 전반에서의 신뢰성 정의 및 보고 방식의 일관성 부족을 부각하기 위해.
• 가동률, 정지 시간, 제외 시간 등의 지표에 대해 제3자 검증과 표준화된 정의를 촉구하기 위해.

제안 방법

• 광둥만권역 내 모든 181개의 개방형 공용 DCFC 정류장에 대한 현장 평가를 수행하였다.
• EV를 최소 2분 이상 충전해보는 방식으로 각 EVSE 커넥터의 기능성 테스트를 실시하였다.
• 기능성 없음으로 분류된 EVSE는 응답 없는 화면, 결제 문제, 충전 시작 실패, 네트워크 장애 또는 손상된 커넥터 등의 고장 유형에 따라 분류하였다.
• 물리적 제약으로 인해 충전이 불가능한지 케이블 접근성 여부를 측정하였다.
• 약 8일 후에 10%의 EVSE를 재평가하여 기능성의 시간적 안정성을 점검하였다.
• 관찰된 기능성 비율과 EVSP가 보고한 가동률 수치를 비교하여 격차를 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현장에서 직접 테스트한 결과 기반으로 광둥만권역 내 개방형 DC 초고속 충전기의 실제 기능 신뢰성은 어느 정도인가?
• RQ2 공용 DCFC 정류장에서 EVSE 기능성에 영향을 미치는 주요 기술적 및 운영적 원인은 무엇인가?
• RQ3 실제 기능성은 EV 서비스 제공자(EVSP)가 보고한 95–98%의 가동률과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 반복 평가 결과에 따르면 EVSE의 기능성은 짧은 시간 간격 동안 안정적인가?
• RQ5 가동률 및 제외 시간 정의의 불일치가 보고 격차를 초래하는 데 어느 정도 기여하는가?

주요 결과

• 평가한 총 657개의 EVSE 커넥터 중 72.5%가 기능성 확보되었으며, 이는 최소 2분 이상 충전이 성공하거나 점검 시 실제로 충전 중이었던 경우를 의미한다.
• EVSE의 4.9%는 케이블 길이 제약으로 인해 차량 인lets에 연결이 불가능하여 기능하지 못했다.
• 기능하지 않는 EVSE의 22.7%는 응답 없는 화면, 결제 시스템 고장, 충전 시작 문제, 네트워크 장애 또는 손상된 커넥터 등 시스템 수준의 고장으로 인한 것이었다.
• 약 8일 후에 10%의 EVSE를 재평가한 결과 기능성에 유의미한 변화가 없었으며, 이는 짧은 시간 간격 동안 기능성이 안정적임을 시사한다.
• 관찰된 72.5%의 기능성 비율은 EVSP가 보고한 95–98%의 가동률과 상당한 괴리를 보이며, 보고 방식의 이질성 가능성을 시사한다.
• 본 연구는 가동률, 정지 시간, 제외 시간 등의 신뢰성 지표에 대해 공통된 정의가 반드시 필요하며, 이를 위해 제3자 독립 평가를 통한 검증이 시급하다고 결론 내린다.